Копіювально-фрезерні верстати по дереву своїми руками. Що таке пантограф? Типи та функціональні особливості копіювального верстата Ручний пантограф

Пантограф (копір) для фрезера - це, власне, фрезерно копіювальний верстат, за кордоном його називають Dupli carver (Дуплікарвер).
Фрезерно копіювальний верстат може копіювати і фрезерувати деталі авіа і судно моделей, лиштви, плоскорельєфні панно, герби, дерев'яні монети, картини, орнаменти та інше. Дуже зручно робити на цьому верстаті всі види плоского та прорізного різьблення.

Принцип дуже простий. Заготівля та шаблон деталі закріплюються на столі, щупом верстата обводиться контур та елементи шаблону, а фрезер повторюючи ці рухи вифрезеровує у заготівлі копію шаблону.
Захотілося мені придбати таку штуку для виготовлення елементів декору, що повторюються, але подивившись в інтернеті ціни на даний продукт зрозумів, що віддавати від 15000 і вище за цю іграшку я поки не готовий. Самому зробити буде набагато дешевше.
Знайшов в інтернеті кілька саморобних конструкцій, скинув себе на сайт як підказку, тепер на основі цих ідей творитиму щось своє, виходячи зі своїх можливостей.

1. Простий із дерева.

Переваги:простий у виготовленні, що не вимагає значних матеріальних витрат, можна зробити за один вечір.
Недоліки:Можливо копії будуть недостатньої якості, т.к. петлі мають досить помітний люфт.

2. Металевий пантограф (копір) середньої складності.

Фото з ChipMarker.RU

Переваги:використання принципу креслярського пантографа надає можливість передбачити можливість виготовлення копій у різних масшатабах; при якісному виготовленні деталей копії будуть досить якісні.
Недоліки:потрібні токарні роботи з металу, неможливе виготовлення об'ємних копій.

3. Фрезерно копіювальний верстат зарубіжний, фірмового виготовлення

У сучасному світі, у спільноті людей люблячих робити речі своїми руками і при цьому не цураються технологій, надзвичайно популярна така річ як настільний ЧПУ-верстат. Хоча ці пристрої стали й досить доступними, але все ще залишаються дорогими. Найдешевший китайський варіант, на сьогоднішній день, обійдеться вам у 700-800 американських грошей і він, напевно, не заробить відразу з коробки, а вимагатиме докласти зусиль для доведення його до розуму. Виготовлення верстата з ЧПУ самостійно може обійтися дешевше, але зазвичай вимагає доступу до різного роду деревообробного та металообробного обладнання та вміння з його допомогою виготовляти деталі з високою точністю.

Але люди завжди шукають способів досягти мети доступними засобами.
У деяких завданнях для верстатів з ЧПУ, а саме коли потрібно повторити багаторазово одну і ту ж деталь, може допомогти винайдений ще в 1603 Крістофом Шейнером пантограф - пристрій для копіювання карт, планів та інших векторних малюнків.

Класичний пантограф складається з двох вершин, в одній з яких закріплена рукоятка-указка, за допомогою якої обводять малюнок, що копіюється. У другій закріплений інструмент, який через систему важелів і шарнірів повторює рухи першої вершини малюючи копію на другому аркуші. Найчастіше в пантографи закладено функцію масштабування оригінального зображення.

Проста та геніальна ідея. Тепер, а як скопіювати об'ємний об'єкт? Для цього потрібно додати в пантограф зв'язок по Z-координаті та замінити олівець на бормашину, а краще за високошвидкісний шпиндель, і ми отримаємо 3D пантограф.

Верстати для копіювання дерев'яних виробівна такому принципі виробляє, наприклад, американська фірма Gemini та тільки ціни на них такі, що за ці гроші можна купити непоганий ЧПУ-верстат з Китаю. Тому цікавіше чого у цій галузі досягло DIY співтовариство.

Франк Форд займається виготовленням акустичних гітар. При цьому йому доводиться робити безліч ідентичних гітарних частин, таких як утримувачі струн. Втомившись робити це вручну, але не бажаючи морочитися з покупкою та налаштуванням ЧПУ, він виготовив собі дуплікатор. Т.к. йому була важлива висока точність копіювання, його інструмент зроблений цілком із металу. Щуп, яким знімається форма та шпиндель закріплені на загальній рамі, яка переміщується тільки по осі Z. Переміщення по осях X та Y здійснюються за допомогою столу, на якому закріплені заготовки. Ще оригінальним у його конструкції є те, що як шпиндель він використовує пневматичний привід, що працює на 40 000 оборотах на хвилину.

Тим не менш, хоч це і саморобний, але все ще дорогий варіант 3D пантограф. Є й дешевше.

Наприклад Адран (Adran), мріючи про власний верстат із ЧПУ, але не маючи на це коштів. Сконструював собі дуплікатор із бормашини Dremel, трьох металевих напрямних та дерев'яних планок стандартних розмірів із магазину. Як щуп використовується звичайна викрутка. Його конструкцію легко повторити, т.к. він виклав креслення та всі етапи виготовлення на сайті Instructables.

Однак ручна бормашинка, не найвдаліший інструмент для такої роботи, швидкість зняття матеріалу у неї замала. Ось Маттіас Вандель (Matthias Wandel) із Канади використав у своєму 3D пантографі ручний фрезер. Що дало йому достатню міць для швидкого копіювання предметів у дереві. Як приклад роботи з таким дуплікатором його відео, де він робить копію форми старого дискового телефонного апарату (англійська мова).

Його конструкцію також можна повторити, т.к. він виклав креслення та інструкції щодо виготовлення на свій сайт Woodgears.ca. Навіть якщо ви не дружите з англійською, там легко можна зрозуміти весь процес з численних фотографій.

Якщо тема 3D пантографів вас зацікавила, то на англомовних ресурсах приклади таких пристроїв можна знайти за тегами: carving duplicator, duplicarver, pantorouter.

Зроби для шхоли

Пантограф

Цей нескладний прилад можна використовувати для перекреслення планів, креслень, географічних карт або декоративних елементів, збільшуючи або зменшуючи їх масштаб у 1,5, 2 та 3 рази.

Прилад є паралелограм, утворений чотирма планками - двома довгими і двома короткими з добре оструганного дерева твердих порід (дуб, бук або береза). Між собою планки пов'язані гвинтами та гайками. Зверніть увагу на гвинт (вид Б) - він незвичайного вигляду. Своєю нижньою округленою головкою він спирається на поверхню столу, розвантажуючи таким чином вузол А, за допомогою якого пантограф кріпиться до кришки.

Якщо приладом користуються для отримання копії у збільшеному масштабі, у вузлі Б закріплюється обвідний штифт - ним може бути затуплений цвях, затиснутий в олівець цангового, а у вузлі В закріплюється звичайний олівець, фломастер або кулькова ручка. Обводячи штифтом лінії оригіналу, ми отримаємо на папері копію заданого масштабу збільшення. Для отримання копії в зменшеному вигляді обвідний штифт і інструмент змінюють місцями. Для вибору масштабу в довгих та коротких планках передбачені отвори та введено цифрове позначення, кратність зменшення або збільшення.

Затискні штифти найпростіше зробити зі шматка гуми у вигляді плоских шайб. Отвори в шайбах слід прорізати такими, щоб цанговий олівець і інструмент, що пише, входили в нього щільно.

Для кріплення приладу до робочого столу передбачено струбцину. Її треба виготовити із сталевої пластини товщиною 1,5 мм. Щоб струбцина не дряпала кришку стола, виріжте під неї прокладку з гуми завтовшки 2 мм. На верхній поверхні струбцини передбачено отвір, куди вставляється вісь пантографа. Як бачите, тут немає підшипника. Тому для зниження тертя між деталями встановіть швейби.

А. САЛЬНИКОВ

На малюнку цифрами позначені: 1 – струбцина, 2 – гумова прокладка, 3 – кришка столу, 4 – довга лпанка, 5 – коротка планка та 6 – гумові фіксатори.

Для повноцінної роботи з ручним фрезеромкрім самого інструменту, матеріалу та відповідного набору фрез необхідно мати ще один компонент – пристосування. Щоб фреза могла формувати заготівлю відповідно до задуму майстра, - зрізуючи матеріал саме там, де потрібно, - вона в кожний момент часу повинна перебувати в певному положенні щодо заготівлі. Для цього і служать численні пристосування для ручного фрезера. Деякі з них - найнеобхідніші - входять до комплекту постачання інструменту. Інші пристрої для фрезерування, купуються або виготовляються своїми руками. При цьому саморобні пристроїтакі прості, що їх виготовлення можна обійтися і без креслень, використовуючи лише малюнки.

Паралельний упор

Паралельний упор для ручного фрезера: 1 - упор, 2 - штанга, 3 - основа фрезера, 4 - гвинт стопоріння штанги, 5 - гвинт точної настройки, 6 - рухома каретка, 7 - гвинт стопорення рухомої каретки, 8 - накладки, 9 - гвинт стопоріння упору.

Щоб встановити пристосування в робоче положення, необхідно штанги 2 всунути в отвори станини 3, забезпечуючи необхідну відстань між опорною поверхнею упору і віссю фрези, і зафіксувати їх стопорним гвинтом 4. Для точного позиціонування фрези потрібно відпустити стопорний гвинт 9 і обертанням. встановити фрезу у потрібне положення. У деяких моделей упору розміри опорної поверхні можна змінювати, зрушуючи або розсуваючи опорні накладки 8.

Якщо до паралельного упору додати одну просту деталь, то з його допомогою можна фрезерувати не тільки прямолінійні, а й криволінійні пази, наприклад обробляти круглу заготовку. Причому внутрішня поверхня бруска, розташованого між упором і заготовкою, не обов'язково повинна мати округлу форму, що повторює край оброблюваної деталі. Їй можна надати і простішу форму (малюнок "а"). При цьому траєкторія руху фрези не зміниться.

Звичайно, і звичайний паралельний упор завдяки виїмці в центрі дозволить орієнтувати фрезер вздовж округлої кромки, однак положення фрезера може бути недостатньо стійким.

До столу або деталі направляюча шина кріпиться струбцинами або спеціальними затискачами. Шина може бути укомплектована адаптером (черевиком), який з'єднаний з основою фрезера двома штангами. Ковзаючи по профілю шини, адаптер задає прямолінійний рух фрези.

Іноді (за надто близької відстані шини від фрезера) опорні поверхні шини і фрезера можуть опинятися в різних площинах по висоті. Для їхнього вирівнювання деякі фрезери оснащують висувними опорними ніжками, які змінюють положення фрезера по висоті.

Подібний пристрій легко зробити своїми руками. Найпростіший варіант - це довгий брусок, закріплений на оброблюваній деталі струбцинами. Конструкцію можна доповнити бічними упорами.

Поклавши брусок відразу на дві, і більше вирівняні заготовки, у них можна зробити пази за один прохід.

При використанні як упор бруска, незручно розташовувати брусок на певній відстані від лінії майбутнього паза. Цієї незручності позбавлені два наступні пристрої. Перше зроблено зі скріплених разом дошки та фанери. При цьому відстань від краю упору (дошки) до краю основи (фанери) дорівнює відстані від фрези до краю бази фрезера. Але ця умова дотримується лише для фрези одного діаметра. Завдяки цьому пристрій швидко вирівнюється по лінії краю майбутнього паза.

Наступний пристрій можна використовувати з фрезами різного діаметру, плюс при фрезеруванні фрезер упирається всією своєю підошвою, а не половиною, як у попередньому пристрої.

Вирівнювання упору відбувається по краю дошки, що відкидається на петлях, і центральної лінії паза. Після фіксації упору, дошка, що відкидається, відкидається, звільняючи місце для фрезера. Ширина дошки, що відкидається, разом із зазором між нею і упором (якщо він є) повинна дорівнювати відстані від центру фрези до краю бази фрезера. Якщо орієнтуватися на край фрези і край майбутнього паза, то пристрій працюватиме тільки з одним діаметром фрези.

При фрезеруванні пазів упоперек волокон, на виході із заготовки, при фрезеруванні відкритого паза, нерідкі випадки задирання деревини. Мінімізувати задири допоможуть такі пристрої, які притискаю волокна в місці виходу фрези, не даючи їм відщепитися від заготовки.

Дві дошки суворо перпендикулярно з'єднуються шурупами. З різних сторінупору використовуються різні фрези, щоб ширина паза в пристосуванні збігалася з шириною паза деталі, що фрезерується.

Інший пристрій для фрезерування відкритих пазів, можна сильніше притиснути до заготовки, що ще більше мінімізує задираки, але він підходить для фрези лише одного діаметра. Складається воно з двох L-подібних частин, що з'єднуються на заготівлі струбцинами.

Копіювальні кільця та шаблони

Діаметр копіювального кільця повинен бути якомога ближче до діаметра фрези, наскільки це можливо, але при цьому кільце не повинно торкатися її ріжучих частин. Якщо діаметр кільця більший за діаметр фрези, то шаблон повинен бути меншим ніж готові деталі, щоб компенсувати різницю між діаметром фрези і діаметром копіювального кільця.

Шаблон закріплюється на заготівлі двостороннім скотчем, потім обидві частини притискаються струбцинами до верстата. Закінчивши фрезерування, перевірте, чи кільце притискалося до краю шаблону протягом усієї операції.

Можна зробити шаблон для обробки не всієї кромки, а лише закруглення кутів. При цьому, використовуючи зображений нижче шаблон, можна зробити закруглення чотирьох різних радіусів.

На малюнку вище використовується фреза з підшипником, але шаблон можна використовувати і з кільцем, тільки кільце повинно точно відповідати діаметру фрези, або упори повинні давати можливість відсунути шаблон від краю на різницю радіуса фрези і кільця. Це стосується і простішого варіанту зображеного нижче.

Шаблони використовуються не тільки для фрезерування кромок, а й пазів на пласті.

Шаблон може бути регульованим.

Фрезерування за шаблоном - чудовий метод для того, щоб вирізати пази для петель.

Пристосування для фрезерування округлих та еліптичних пазів

Краще звичайно, щоб циркуль був із двох штанг.

Взагалі циркулі є дуже поширеним пристосуванням. Існує велика кількістьфірмових та саморобних пристосувань для фрезерування по колу, що відрізняються розмірами та зручністю користування. Як правило, циркулі мають механізм, що забезпечує зміну радіусу кола. Зазвичай він виконується у вигляді гвинта зі штифтом на кінці, що переміщається пазу пристрою. Штифт вставляється у центральний отвір деталі.

Коли потрібно фрезерувати коло маленького діаметра, штифт повинен перебувати під базою фрезера, і для таких випадків використовують інші пристрої, що прикріплюються до низу бази фрезера.

Забезпечувати рух фрези за допомогою циркуля досить легко. Однак нерідко доводиться стикатися з необхідністю виконання еліптичних контурів - при врізанні дзеркал або скла овальної форми, влаштуванні вікон або дверей аркового типу і т.п. Пристрій PE60 WEGOMA (Німеччина) призначений для фрезерування еліпсів та кіл.

Воно є підставою у вигляді плити, що кріпиться до поверхні за допомогою вакуумних присосок 1 або гвинтами, якщо характер поверхні не дозволяє закріпитися за допомогою присосок. Два черевики 2, що рухаються по напрямних, що перетинаються, забезпечують рух фрезера по еліптичній траєкторії. При фрезеруванні кола використовується лише один черевик. У комплект пристосування входять дві монтажні штанги та кронштейн 3, за допомогою яких здійснюється з'єднання фрезера з плитою. Пази на кронштейні дозволяють встановити фрезер таким чином, щоб його опорна поверхня та основа плити знаходилися в одній площині.

Як видно з фотографій вище, фрезер використовувався замість лобзика або стрічкової пили, при цьому за рахунок високих оборотів фрези якість обробленої поверхні виходить набагато вищою. Так само за відсутності ручної циркулярної пилки, Фрезер може замінити і її.

Пристрої для фрезерування пазів на вузьких поверхнях

Для виконання пазів у торці, можна виготовити простий пристрій у вигляді плоскої основи, що кріпиться до підошви фрезера. Його форма може бути не тільки круглою (за формою основи фрезера), а й прямокутною. З двох сторін необхідно закріпити напрямні штирі, які забезпечуватимуть прямолінійний рух фрезера. Головна умова при їх облаштуванні полягає в тому, щоб їх осі знаходилися на одній лінії з центром фрези. При забезпеченні цієї умови паз розташовуватиметься точно по центру заготовки, незалежно від її товщини. Якщо потрібно змістити паз в той чи інший бік від центру, на один із штирів потрібно надіти втулку з певною товщиною стінки, в результаті чого паз зміститься в той бік, з яким розташований штир з втулкою. При використанні фрезера з таким пристроєм його потрібно вести таким чином, щоб штирі притискалися з двох сторін до бокових поверхонь деталі.

Якщо до фрезера прикріпити другий паралельний упор, теж вийде пристрій для фрезерування пазів в кромці.

Але можна обійтися і без спеціальних пристроїв. Для стійкості фрезера на вузькій поверхні, з двох сторін деталі закріплюють дошки, поверхня яких повинна утворювати з поверхнею, що обробляється, єдину площину. При фрезеруванні фрезер позиціонується за допомогою паралельного упору.

Можна зробити вдосконалений варіант, який збільшує площу опори для фрезера.

Пристрій для обробки балясини, стовпів та інших тіл обертання

Іноді виникає потреба у фрезеруванні різних пазів у тілах обертання. У цьому випадку корисним може бути пристосування, зображене нижче.

Пристрій служить для фрезерування поздовжніх канавок (каннелюр) на балясинах, стовпах і т.п. Воно складається з корпусу 2 пересувної каретки з встановленим фрезером 1 диска установки кута повороту 3. Працює пристосування наступним чином. Балясина поміщається в корпус і закріплюється там за допомогою гвинтів 4. Поворот на потрібний кут і фіксація заготовки в строго визначеному положенні забезпечується диском 3 і стопорним гвинтом 5. Після фіксації деталі, рухається каретка з фрезером (по напрямних планках корпусу), і здійснюється фрезерування паза за заготовкою. Потім проводиться розстопорення виробу, поворот його на потрібний кут, стопоріння та виконання наступного паза.

Подібний пристрій можна використовувати замість токарного верстата. Заготівля повинна повільно обертатися помічником або простеньким приводом, наприклад, з дриля або шуруповерта, а зайвий матеріал знімається рухомим напрямним працюючим фрезером.

Пристосування для фрезерування шпильок

На малюнку нижче представлений промисловий зразок шипорізного пристрою для виготовлення трьох видів з'єднань - "ластівчин хвіст" (глухий та наскрізний варіант) та наскрізне з'єднання прямим шипом. Дві деталі, що сполучаються, встановлюються в пристосування з певним зрушенням один по відношенню до друга, контрольованим штифтами 1 і 2, потім проводиться їх обробка. Точна траєкторія фрези задається формою паза у шаблоні та копіювальним кільцем фрезера, яке ковзає по кромці шаблону, повторюючи його форму.

При використанні змісту даного сайту потрібно ставити активні посилання на цей сайт, видимі користувачами та пошуковими роботами.

Пантограф є інструментом, за допомогою якого можна з великою точністю та в бажаному масштабі перекреслити план або карту, малюнок чи креслення тощо (рис. 1).

Такий саморобний пантограф представляє інтерес для фахівців багатьох професій – архітекторів, художників, інженерів, винахідників, раціоналізаторів.

У пантографі використовується принцип паралелограмного механізму, який дає можливість при одному жорстко закріпленому кінці двох точок механізму здійснювати абсолютно однакові рухи. Залежно від величини вибраного плеча масштаб зображення може бути різним та змінюватись у бажану сторону. Масштаб фіксований, виставляється за відмітками з відповідним цифровим маркуванням.

Як зробити пантограф - саморобний пантограф своїми руками

Пантограф досить високої якості може зробити своїми руками кожен бажаючий за умови дотримання точних розмірів усіх деталей (рис. 2).

Конструкція саморобного пантографа, яку ми хочемо запропонувати до вашої уваги, складається з чотирьох важелів-лінійок (трьох довгих та одного короткого), в яких у певному порядку просвердлені отвори для закріплення осей. В отвори лінійок вставлені латунні втулки.

Осі механізму пантографа різної конструкції, дві центральні осі є шпилькою з капелюшком. Осі для кріплення грифеля (копіра) і стержня, що стежить, зроблені на зразок пристрою для затиску грифеля в ніжці циркуля. Як слідкує стрижня бажано використовувати пластмасовий наконечник. Такий наконечник не псує оригіналу та забезпечує хорошу м'якість ковзання. Одна вісь (крайня) з п'ята, на яку спирається механізм пантографа, і, нарешті, вісь, що закріплює весь механізм на бобишці-основі.

Усі осі мають у верхній частині кільцеву проточку, що служить для закріплення дротяної шпильки-затиску.

Бобишка – металева. Знизу в бобишку вставлено три жали (патефонні голки), що дозволяють легко фіксувати основу на креслярській дошці.

Лінійки краще робити пластмасовими, наприклад, з оргскла (плексигласу), товщиною 5 мм. Найбільш відповідальною операцією є розмітка та свердління отворів у лінійках, тому до неї потрібно поставитися з особливою увагою. Щоб забезпечити високу точність і співвісність отворів, достатньо зробити розмітку на одній лінійці, скласти усі лінійки в пакет і просвердлити по розміченій лінійці отвори у всіх лінійках за один прийом. Діаметр отворів намагайтеся робити таким, щоб втулочки входили в них щільно, з невеликим натягом.

Втулки виточуються з латуні за розмірами, наведеними на рис. 2. Осі – сталеві. Довжина осей знаходиться у прямій залежності від довжини втулки. Дротові шпильки-затискачі зігніть із сталевого дроту діаметром 1,2-1,5 мм.

Бабця-основа можна зробити з алюмінієвого блоку товщиною 39 мм. У нижній пласті бобишки в глухі отвори закладіть кернення три голки (можна від патефона), так, щоб їх вістря виходило на 2-3 мм.

Специфікація деталей саморобного пантографа

Коли всі деталі будуть готові, зберіть механізм. При складанні і припасуванні деталей намагайтеся домогтися легкості руху всіх ланок механізму, для чого їх поверхні, що труться, можна злегка змастити.

Заключною операцією виготовлення своїми руками саморобного пантографа є маркування отворів на лінійці, за якою легко буде вибрати масштаб збільшення (зменшення) копії.

Відповідність маркування з розмірами, що виходять, обов'язково перевірте досвідченим шляхом.